DE3336581A1

DE3336581A1 - Mehrfach-keilriemenscheibe und verfahren zu ihrer herstellung

Info

Publication number: DE3336581A1
Application number: DE19833336581
Authority: DE
Inventors: Gary Lee Rochester Mich. Hitchcock; Derald Henry Canron Ohio Kraft
Original assignee: Dyneer Corp
Current assignee: Dyneer Corp
Priority date: 1983-02-22
Filing date: 1983-10-07
Publication date: 1984-08-30
Also published as: ES284073U; CA1214035A; IT8323483A1; DE3336581C2; MX158222A; ES8504511A1; GB2135421A; GB2135421B; FR2541409B1; SE8400159L; SE450094B; US4551122A; NL8303861A; IT1169617B; ES529452A0; GB8404470D0; FR2541409A1; SE8400159D0; IT8323483A0

Description

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DJPL.-ING. GERHARD PULS (1952-ΙΌ71)

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D1PL.-ING.; DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUPERT GOETZ

TA-57 538

Dyneer Corp. , D-8000 MÜNCHEN 90

Canton, Ohio, USA Schweigerstrasse2

telefon: (089) 66 20 ji

TELEGRAMM: PROTECTPATENT TELEX: 524070

Mehrfach-Kei!riemenscheibe und Verfahren zu ihrer Herstellung

Die Erfindung betrifft eine Mehrfach-Keilriemenscheibe aus Blech und ein Verfahren zu ihrer Herstellung durch Drücken oder kombiniertes Drücken und Pressen, bei dem sowohl das Zwischenprodukt in verschiedenen Fertigungsphasen als auch die fertige Keilriemenscheibe durch die Ausbildung spezieller Querschnittsprofile eine erhöhte Festigkeit erhält.

Es sind sowohl sehr verschiedenartige Konstruktionen für Mehrfach-Keilriemenscheiben aus Blech als auch viele verschiedene Verfahren zu ihrer Herstellung bekannt. Bisher war das Bestreben darauf gerichtet, bei der Herstellung von Mehr· fach-Keilriemenscheiben aus Blech so wenig Metall wie möglich einzusetzen und dabei doch die Festigkeitserfordernisse in verschiedenen Bereichen der Keilriemenscheibe zu erfüllen,

Bei der aus der US-PS 3 977 264 (entspricht DE-AS 26 33 039) bekannten Keilriemenscheibe ist zwar im Hinblick auf die Übertragung von Drehmoment eine angemessen Festigkeit erreicht, es wird aber mehr als notwendig Metall eingesetzt, um die erforderliche Festigkeit im Bereich der Nutentäler und im radial wegragenden Endflansch am offenen Ende der

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Keilriemenschei.be zu schaffen

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in der US-PS 4 050 321 ist dargestellt und beschrieben, auf welche Weise eine gestufte Innenfläche geschaffen werden kann, um bei einem becherförmigen Zwischenrohteil, das zum Formen einer Mehrfach-Keilriemenscheibe mit einer Nutenwand von sinusförmigem Querschnitt benutzt wird, die Dicke des zylindrischen Wandabschnitts zu verringern.

Es besteht Bedarf in der Fachwelt an einer Mehrfach-Keilriemenscheibe mit - u.a. - Eigenschaften, die sich aus der Verwendung eines becherförmigen Zwischenrohteils ergeben, das eine zumindest annähernd zylindrische Becherwand mit einer gestuften Innenfläche aufweist, und an einem Verfahren zur Herstellung von Mehrfach-Keilriemenscheiben, mit dem sich ein kräftiges, mit mehreren V-förmigen Nuten versehenes Hauptteil ausbilden läßt und bei dem weniger Metall eingesetzt wird, als bei bekannten Mehrfach-Keilriemenscheiben aus Blech üblich ist. Weiterhin besteht Bedarf an einer Mehrfach-Keilriemenscheibe, bei welcher der winklig nach außen wegragende einwandige Flansch, der das offene Ende des mit V-förmigen Nuten versehenen Hauptteils bildet, ein spezielles. Querschnittsprofil aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mehrfach-Keilriemenscheibe aus Blech zu schaffen, die gegenüber herkömmlichen Keilriemenscheiben dieser Gattung hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften, insbesondere bei der Festigkeit und der Festigkeitsverteilung im Hinblick auf die übertragung von Drehmoment, verbessert ist. Ferner hat die Erfindung die Aufgabe, ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Mehrfach-Keilriemenscheibe von einem becherförmigen Rohteil zur fertigen, mit V-förmigen Nuten versehenen Keilriemenscheibe anzugeben, das mit relativ einfacheren Mitteln und wirtschaftlicher durchführbar ist.

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Eine Mehrfach-Keilriemenscheibe und ein Verfahren, die diese Aufgaben lösen, sind mit ihren Ausgestaltungen in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Ein vorteilhaftes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß durch die Art und die Richtung der zum Kaltverformen angewendeten Drücke und des Metallflusses, die in den Herstellungsphasen der Keilriemenscheibe ausgehend vom becherförmigen Rohteil ausgeübt werden bzw. der in diesen Phasen stattfindet, verbesserte Querschnittsprofile für die Wand des Keilriemenscheiben-Hauptteils und für die Endflansche erzielt werden. Insbesondere weist die Keilriemenscheibe gemäß der Erfindung verbe^erte gestufte Profile auf und ist hinsichtlich ihrer Festigkeitswerte und ihrer Eigenschaften für die übertragung von Drehmoment verbessert. Sie zeichnet sich ferner dadurch aus, daß gegenüber der Seitenwandung des becherförmigen Ausgangsrohteils Wandabschnitte radial nach außen und nach innen verlagert sind.

Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung ist vorteilhaft, daß an der Hauptteilwand eine gestufte Innenfläche geformt wird, die einer konischen Fläche zumindest annähernd äquivalent ist und dem mit V-förmigen Nuten versehenen Hauptteil zwischen dem Boden und dem offenen Ende der Keilriemenscheibe eine größere, zumindest annähernd gleichmäßige, für die Übertragung von Drehmoment zweckdienliche Festigkeit verleiht. Durch Verdrängen bzw. Verlagern in mehreren Richtungen, Pressen und durch Extrudieren hervorgerufenes Kaltfließen von Metall im Keilriemenscheiben-Hauptteil werden ausgehend von der Dicke und dem Durchmesser der Seitenwandung eines zum Formen des mit V-förmigen Nuten versehenen Hauptteils und der Endflansche verwendeten becherförmigen Rohteils bestimmte Abschnitte verdickt, andere dünner gemacht und der Durchmesser bei bestimmten Abschnitten vergrößert und bei anderen verkleinert. Ein besonderer Vorteil des Verfahrens gemäß der

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Erfindung besteht darin, daß die Mehrfach-Keilriemenscheibe durch Drücken hergestellt wird, unter Verwendung von Drückwalzen von einfacher Konstruktion, die ohne Schwierigkeiten gesteuert und betätigt werden können.

Bei einem Aufprall auf die Stirnfläche der Ringwand der
Keilriemenscheibe, also auf den einwandigen äußeren Flansch erfolgt ein abgestuftes axiales Zusammendrücken der Keilriemenscheibe mit entsprechend großem Energieverzehr. Dies
ist bei Anbau der Keilriemenscheibe an der Stirnseite eines Kraftfahrzeugmotors von Bedeutung, weil das Kollabieren der Keilriemenscheibe unter Stoßenergieverzehr bei einem Frontalzusammenstoß erwünscht ist.

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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schrägansicht in auseinandergezogener Darstellung von Bauteilen einer Metall-Drückmaschine, die zum Herstellen von Mehrfach-Keilriemenscheiben gemäß der Erfindung benutzt wird,

Fig. 2 eine Ansicht in Achsenrichtung derselben Drückmaschine mit Blickrichtung vom Reitstock zum Spindel stock, mit einer Darstellung der Anordnung mehrerer verschiedener Drückwalzen zum Herstellen der Keilriemenscheiben ,

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch ein übliches becherförmiges Rohteil, das als Ausgangsmaterial für die Keilriemenscheiben-Herstellung benutzt wird,

Fig. 4 einen Teilschnitt durch Abschnitte des Spindel- und des Reitstockes der Drückmaschine nach Beendigung eines Zwischendrückvorganges unter Benutzung eines Drückwalzentyps an einem becherförmigen Ausgangs-Rohteil,

Fig. 4A einen Fig. 3 ähnlichen Schnitt zur Verdeutlichung der mit der Drückwalze gemäß Fig. 4 erzielten Gestalt des Keilriemenscheiben-Rohteils,

Fig. 5 eine Fig. 4 ähnliche Ansicht zur Darstellung eines letzten Drückvorganges unter Benutzung eines anderen Drückwalzentyps zum Ausformen mehrerer V-förmiger Nuten in der Keilriemenscheibe,

Fig. 5A einen Fig. 3 und 4A ähnlichen Schnitt durch die fertige Keilriemenscheibe nach der Drückoperation mit der in Fig. 5 dargestellten Drückwalze,

Fig. 6 einen Schnitt zur Darstellung eines Preßvorganges,

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der zum axialen Zusammendrücken und zur radialen Durchmesserverkleinerung eines becherförmigen Rohteils gemäß Fig. 3 durchgeführt werden kann, um zur Vorbereitung des becherförmigen Rohteils für ein nachfolgendes Drückformen die Becherseitenwand oder das Hauptteil zu verdicken und in ihrer Innenfläche ein Stufenprofil zu formen,

Fig. 6A einen Fig. 3 ähnlichen Schnitt durch das Zwischenrohteil nach dem in Fig. 6 dargestellten Preßvorgang,

Fig. 7 den Fig. 4 und 5 ähnlichen Schnitt 7-7 in Fig. 2 zur Darstellung eines Drückformvorganges unter Benutzung einer geteilten Drückwalze und einer mit ihr in fester Position zusammenwirkenden, gleichzeitig arbeitenden Drückwalze des in Fig. 4 gezeigten Typs,

Fig. 8 den Fig. 7 ähnlichen Schnitt 8-8 in Fig. 2 durch die in fester Position verharrende Drückwalze des in Fig. 4 dargestellten Typs, wogegen die Drückwalze gemäß Fig. 7 ihre Drückarbeit ausführt,

Fig. 8A einen Fig. 3 ähnlichen Schnitt durch das mit den Arbeitsgängen gemäß Fig. 7 und 8 erzeugte Zwischenrohteil,

Fig. 9 Teilansichten einer Becherwand mit gestufter Innenfläche des becherförmigen Rohteils gemäß Fig. 6A und einer Becherwand mit konischer oder geneigter Innenfläche eines ähnlichen becherförmigen Rohteils zur Darstellung der Äquivalenz der erstgenannten Innenfläche,

Fig. 10 eine Fig. 4 ähnliche Teilansicht bei Benutzung einer Drückwalze in einer abgewandelten Ausführungsform mit Rippen oder Nuten,

Fig. 11 eine Fig. 8 ähnliche Teilansicht bei Benutzung der in Fig. 10 dargestellten abgewandelten Drückwalze und

Fig. 12 einen der Fig. 5A ähnlichen Teilschnitt durch das Querschnittsprofil der Wand vom Hauptteil der Keil-

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riemenscheibe mit abgewandelten Ausführungsformen der äußeren Enden der ein- und doppelwandigen Flansche und der gestuften Innenfläche.

Einen Gegenstand der Erfindung bilden mehrere verschiedene Verfahren oder Folgen von Arbeitsgängen für die Herstellung von Mehrfach-Keilriemenscheiben aus Blechmaterial, das zuerst durch Drücken oder in einer Ziehpresse zu Bechergestalt geformt wird. Die Becherform kann bei jedem der mehreren Verfahren dieselbe sein, ausgenommen bei der Dicke des Metallblechs als Ausgangswerkstoff, bei der Dicke des Becherbodens oder bei der Dicke der zylindrischen Becherseitenwand oder Hauptteilwand, die die Ringwand der Keilriemenscheibe bildet.

Diese Dicken können abhängig vom gewählten Herstellungsverfahren verschieden sein, außerdem können geringe Abweichungen bei anderen Abmessungen des becherförmigen Ausgangs-Rohteils bestehen, z.B. bei der axialen Länge der zylindrischen Hauptteilwand.

Ungeachtet der angegebenen Maßabweichungen bei dem becherförmigen Ausgangs-Rohteil, das in einer üblichen Form in Fig. 3 dargestellt ist, weist die nach jedem der mehreren Verfahren hergestellte fertige Mehrfach-Keilriemenscheibe bei gleichem Durchmesser und gleicher Anzahl der V-förmigen Nuten dieselben allgemeinen Eigenschaften auf. Mit anderen Worten, die angegebenen Verfahren können für die Herstellung von Keilriemenscheiben jeder beliebigen Größe angewendet werden.

Durch dasFormen von gestuften Querschnittsprofilen in der Innenfläche der Keilriemenscheiben-Ringwand bei der Herstellung werden der fertigen Mehrfach-Keilriemenscheibe aus Blech verbesserte konstruktive und physikalische Eigenschaften verliehen.

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In jedem Fall wird die gestufte Innenfläche an der Wand des Keilriemenscheiben-Hauptteils zu einem Zeitpunkt geformt, in dem die Hauptteilwand entweder durch Pressen oder Drücken verdickt wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, den Außendurchmesser der schrägen Endflansche, welche die V-förmige Mehrfachnutung in der mit der gestuften Innenfläche versehenen Wand der Keilriemenscheiben-Ringwand begrenzen, gegenüber dem Außendurchmesser des becherförmigen Ausgangs-Rohteils zu vergrößern. Mit dieser Vergrößerung des Keilriemenscheiben-Außendurchmessers geht eine radiale Verlagerung der gestuften Innenumfangsfläche der Hauptteilwand der Keilriemenscheibe nach innen einher, die somit näher an der Keilriemenscheibenachse angeordnet ist als die Innenfläche der Seitenwand des becherförmigen Ausgangs-Rohteils.

Es ist eine für die Drehmomentübertragung zweckdienliche Festigkeit erzielt, die über der gesamten axialen Erstreckung der V-förmig genuteten Wand theoretisch gleichmäßig ist, damit sie den auf sie ausgeübten Beanspruchungen überall gleich widerstehen kann. Mit anderen Worten die genutete Wand besitzt zwischen dem Boden der Keilriemenscheibe und ihrem äußeren offenen Ende eine Belastungsfähigkeit, wie sie ein einseitig eingespannter Balken besitzt, dessen Dicke zum nicht eingespannten äußeren Balkenende hin konisch abnimmt, damit er in allen Querschnitten gleich belastet ist.

In der Praxis ist eine solche konische Innenfläche der Hauptteilwand durch Pressen oder Drücken schwierig herzustellen, weil bei solchen Arbeitsgängen die Gefahr besteht, daß der Becher an die Drückform oder an den Stempel angepreßt wird und daher schwierig abzunehmen ist. Die Ausbildung einer gestuften Fläche kommt der einer konischen Fläche nahe und ist somit das Äquivalent einer konischen Fläche. Das V-förmig

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genutete Hauptteil mit der gestuften Innenfläche besitzt somit physikalische Eigenschaften, die denjenigen eines V-förmig genuteten Hauptteils mit im Querschnitt konischer Innenfläche äquivalent sind, der am offenen Scheibenende eine größeren Durchmesser als am Scheibenboden hat.

Die vorstehend angegebenen Vorteile der Erfindung treffen auf jedes der von der Erfindung in Betracht gezogenen Herstellungsverfahren zu. Diese Herstellungsverfahren werden nachfolgend beschrieben.

Eine in Fig. 1 dargestellte übliche Blech-Drückmaschine 1 hat einen Spindelstock 2 und einen Reitstock 3. Am Spindelstock 2 und Reitstock 3 sind entsprechende Werkzeuge 4 und in üblicher Weise angeordnet. Der Reitstock 3 ist in Richtung auf den Spindelstock 2 und von ihm weg axial verstellbar. Mit den Werkzeugen 4 und 5 ist vom Spindelstock 2 und dem Reitstock 3 ein Keilriemenscheiben-Rohteil 11 aufgenommen und durch den Spindelstock 2 drehantreibbar.

Mit dem Rohteil 11 sind zum Drücken oder zur anderweitigen Bearbeitung mehrere verschiedene Drückwalzen in Eingriff bringbar, die in Richtung auf die Maschinenachse 10 radial bewegbar angeordnet sind.

Gemäß Fig. 1 und 2 können drei verschiedene Drückwalzen 6, und 8 vorgesehen sein. Die Achse 9 der Drückwalze 6 ist parallel zur Maschinenachse 10 und vorzugsweise vertikal über der Maschinenachse 10 angeordnet und radial zum Rohteil 11 hin und von ihm weg bewegbar.

Die Achse 12 der Drückwalze 7 ist parallel zur Maschinenachse 10 und gemäß Fig. 2 um 90° im Uhrzeigersinn gegenüber der Achse 9 der Drückwalze 6 versetzt. Die Drückwalze 7 ist radial zum Rohteil 11 hin und von ihm weg bewegbar.

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In ähnlicher Weise kann die Drückwalze 8 mit zur Maschinenachse 10 paralleler Achse 13 und gemäß Fig. 2 um 90° im Gegenuhrzeigersinn gegenüber der Drückwalzenachse 9 angeordnet sein. Die Drückwalze 8 ist radial zum Rohteil 11 hin und von ihm weg bewegbar.

Eine Drehbewegung des Spindelstock-Werkzeuges 4 und eine Bewegung der Drückwalzen 6, 7 und 8 zu mehreren in Richtung auf die Maschinenachse 10 und von ihr weg sind üblicherweise mittels bekannter programmierbarer Steuereinrichtungen koordinier- und steuerbar.

Die Drückmaschine 1 kann einer Drehbank ähnlich sein und einen feststehenden Spindelstock 2 aufweisen. Der Reitstock 3 ist in der Richtung der Maschinenachse 10 verstellbar. Bei einer Bewegung in Richtung auf den Spindelstock 2 kann vom Reitstock-Werkzeug 5 hoher Druck ausgeübt werden. Durch eine Bewegung des Reitstocks 3 gegen das Spindelstock-Werkzeug 4 werden die Drückwalze 6, die geteilt mit relativ zueinander beweglichen Abschnitten 14 und 15 ausgeführt ist, und Wandabschnitte des Rohteils 11 während des Drückvorganges zusammengedrückt und an die Werkzeuge 4 und 5 von Spindelstock 2 und Reitstock 3 angepreßt (s. Fig. 7 und 8). In Fig. 7 ist die geteilte Drückwalze 6 in der Stellung gezeichnet, die sie nach Beendigung ihrer Drückarbeit einnimmt.

Gemäß Fig. 4 weist die Drückwalze 7 für die Metallbearbeitung eine zumindest annähernd zylindrische Fläche 16 auf, aus der gerundete Endflansche 17 für die Metallbearbeitung etwas herausragen. Die äußeren Endflächen der Endflansche 17 der Drückwalze 7 sind nach außen konisch verlaufende Flächen 18 zum Formen der nachstehend beschriebenen und in Fig. 4 dargestellten nach außen schräg wegragenden Keilriemenscheiben-Flansche 19 und 20.

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Zum Formen mehrerer V-förmiger Nuten weist die Drückwalze 8 gemäß Fig. 5 eine kreisringförmige Außenfläche auf, welche die letzte Drückoperation zum Ausformen der Mehrfach-Keilriemenscheibe 21 gemäß Fig. 5A ausführt.

Bei einer ersten Ausführungsform kann das Verfahren zum Herstellen von Mehrfach-Keilriemenscheiben von einem becherförmigen Rohteil 22 aus Blech gemäß Fig. 3 ausgehen. Das becherförmige Rohteil ist dabei nach Wahl durch bekannte Preßoder Drückarbeitsgänge formbar. Beim gezeigten Beispiel hat das Rohteil 22 eine zylindrische Seiten- oder Hauptteilwand 23, einen Boden 24 und eine Nabe 25. Die Gestalt des Bodens 24 ist nicht von Bedeutung; der Boden 24 kann gemäß Fig. 3 gestaltet sein, eben sein oder statt nach innen axial nach außen konisch verlaufen.

Das Verfahren, welches nunmehr beschrieben wird, beginnt mit nicht dargestellten üblichen, bekannten Preßarbeitsgängen zum Formen des becherförmigen Rohteils 22 aus beispielsweise etwa 3 mm dickem Blech, vorzugsweise Stahlblech. Die Dicke der Hauptteilwand 23 und des Bodens 24 beträgt ebenfalls etwa 3 mm.

Das Rohteil 22 wird in der Drückmaschine 1 zwischen dem Spindelstock-Werkzeug 4 und dem Reitstock-Werkzeug 5 aufgenommen und gespannt. Sodann wird der Reitstock 3 unter hohem Druck gegen den Spindelstock 2 verfahren, während letzterer das Rohteil 22 dreht. Die Drückwalze 7 wird gegen das sich drehende Rohteil 22 bewegt und greift an diesem an, bis sie die in Fig. 4 dargestellte Endstellung erreicht.

Bei diesem Drückvorgang formt eine gestufte kreisringförmige Fläche 32 an einer Spindelstock-Drückform 26 eine gestufte Innenfläche am Zwischenrohteil gemäß Fig. 4A, das durch den in Fig. 4 dargestellten Arbeitsgang erzeugt wurde.

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Gemäß Fig. 4A setzt sich die gestufte Innenfläche des Zwischenrohteils aus Flächen 27, 28 und 29 zusammen. Die über den Flächen 27, 28 und 29 erzeugten Hauptteil-Wanddicken können in Stufen von etwa 0,05 mm verschieden sein und somit für die Fläche 27 etwa 3,1 mm, für die Fläche 28 etwa 3,05 mm und für die Fläche 29 etwa 3,0 mm betragen, wobei die Mindestdicke an Nuten 30 und 31 etwa 1,8 mm ist. Der Flansch und der Boden 24 sind etwa 3 mm dick.

Die Stufe der Dickenänderung in den Flächen 27, 28 und 29 muß nicht 0,05 mm sein, sondern kann je nach Konstruktion der jeweiligen Keilriemenscheibe beispielsweise etwa 0,1 mm betragen. Ferner ist die Anzahl der Stufen in der gestuften Innenfläche nicht auf drei beschränkt. Beispielsweise kann eine Keilriemenscheibe mit vier V-förmigen Nuten nur eine Stufe, also zwei Stufenflächen, aufweisen. Eine Keilriemenscheibe mit fünf oder sechs V-förmigen Nuten kann zwei Stufen haben, eine solche mit acht bis zehn Nuten vier oder fünf Stufen usw., je nach Konstruktion und Abmessungen der Keilriemenscheibe und abhängig von den Metalldicken, die in bestimmten Abschnitten des Fertigerzeugnisses erforderlich sind.

Die gestufte Innenfläche der Hauptteilwand 23 mit ihren gestuften Dickenänderungen und ihrer verschiedenen Stufenzahl ist einer konischen Innenfläche zumindest annähernd äquivalent und besitzt vom Boden 24 bis zum offenen Ende der Keilriemenscheibe eine für die Drehmomentübertragung zweckdienliche, zumindest annähernd gleichmäßige Festigkeit.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Drückvorgang wird das Metall in der Hauptteilwand 23 des Rohteils 22 verlagert und geht durch Fließen in die neue Form über, die das Metallvolumen der Hauptteilwand 23 des Rohteils 22 enthält. Teile des Metallvolumens werden durch eine Kaltverformung hervorrufende Drücke, die

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zwischen den Werkzeugen 4 und 5 des Spindelstocks 2 und des Reitstocks 3 und der Drückwalze 7 ausgeübt werden, extrudiert oder fließen nach außen und bilden den einzelnen Flansch 19 und den doppelten Flansch 20 der Keilriemenscheibe. Dies führt dazu, daß die Keilrieinenscheibe von größerem Durchmesser ist als das becherförmige Rohteil 22.

Ein Teil des Metallvolumens fließt zwischen der zylindrischen Fläche 16 der Drückwalze 7 und der gestuften kreisringförmigen Fläche 32 der Spindelstock-Drückform 26 unter Druckeinwirkung nach innen, wodurch es auf einen kleineren Radius verlagert wird und dabei auf bekannte Art das Hauptteil verdickt.

Gleichzeitig unterstützen die abgerundeten Endflansche 17 auf der Drückwalze 7 beim Formen der Nuten 30 und 31 in der Keilriemenscheibe eine zwischen ihnen stattfindende seitliche, nach innen gerichtete Verlagerung von Teilen des kaltverformten Metallvolumens. Als Folge der kombinierten Arbeitsdrücke, die während des in Fig. 4 dargestellten Drückvorganges ausgeübt werden, wird eine verdickte Scheibenwand 33 erzeugt.

Der nach innen zur Maschinenachse 10 gerichtete Metallfluß während des in Fig. 4 dargestellten Drückvorganges führt gegenüber dem Durchmesser der Hauptteilwand 23 des becherförmigen Rohteils 22 zu einer Verkleinerung des Radius, auf dem sich das Metall in der Hauptteilwand befindet.

Bei der letzten Drückphase wird die Drückwalze 8 in Richtung auf die Maschinenachse 10 bewegt. Die Zustellung der Drückwalze 8 an das sich drehende Rohteil 22 und der Beginn ihrer Drückarbeit können erfolgen, bevor die Drückwalze 7 ihre Endstellung gemäß Fig. 4 erreicht hat.

An der Eingriffsstelle mit dem doppelten Scheibenflansch 20

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hat die Drückwalze 8 an ihrem äußeren Ende dasselbe Profil, aber ein etwas verschiedenes Profil an der Eingriffsstelle mit dem Einzelflansch 19. Die Drückwalze 8 hat eine so gestaltete Endfläche, daß sie einen einzelnen Endflansch 34 mit einem dünneren oder konischen Ende 35 formt, um eine Beschädigung von Keilriemen zu vermeiden und bei eingebauter Keilriemenscheibe das Auflegen der Keilriemen auf die Keilriemenscheibe zu vereinfachen.

Beim Formen der mehreren V-förmigen Nuten mit der Drückwalze 8 dienen die Nuten 30 und 31 im Zwischenrohteil gemäß Fig. 4A als Führung, die Rippen 36 und 37 an den axialen Enden der Drückwalze 8 in die eigentliche Formzone so hineinführen, daß beim Ausfüllen der V-förmigen Rippen an den Enden der fertigen Mehrfach-Keilriemenscheibe 21 Metall nur in Achsenrichtung seitlich gegeneinander verlagert wird (s. Fig. 5A).

Dieses Mitwirken der Nuten 30 und 31 im letzten Arbeitsgang der Drückwalze 8 verhindert in der letzten Drückoperation das Entstehen von Spannungen im Metall der Keilriemenscheibe dort, wo zuvor die Flansche 19 und 20 geformt worden sind und von den Enden des dicken Hauptteil-Wandabschnitts 33 schräg nach außen ragen.

In Übereinstimmung mit den weiter oben angegebenen Dickenmaßen wird beispielsweise für die Hauptteilwand unter der von der Drückwalzen-Rippe 37 geformten V-förmigen Nut 38 eine Mindestdicke von etwa 1,1 mm bevorzugt.

Bei einer zweiten Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen der fertigen Keilriemenscheibe 21 gemäß Fig. 5A wird durch Pressen ein becherförmiges Rohteil 22 gemäß Fig. 3 aus einem etwa 2,4 mm dicken Blechausgangsmaterial vorbereitet. Bei diesem Rohteil 22 beträgt die Dicke der Hauptteilwand 23 und des Bodens 24 etwa 2,4 mm.

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Durch Pressen gemäß Fig. 6 wird dann aus dem Rohteil 22 ein in Fig. 6A dargestelltes modifiziertes becherförmiges Rohteil 40 mit einer verdickten und auf der Innenseite gestuften Hauptteilwand 39 hergestellt. Bei diesem Pressenarbeitsgang wird vom Stempel 42 eine durch einen Pfeil 41 dargestellte axiale Kraft auf den kreisringförmigen Rand am offenen Ende des Rohteils 22 ausgeübt, um die Hauptteilwand 39 gemäß Fig. 6A zu verkürzen und zu verdicken und Dickenstufen von etwa 3,0 mm, 3,05 mm und 3,1 mm zu schaffen, die in einer Dicke von etwa 2,5 mm in dem Bereich enden, in dem die Hauptteilwand 39 mit dem Becherboden verbunden ist, der seine Dicke von etwa 2,4 mm beibehält. Auf diese Weise wird das Rohteil 40 mit der modifizierten Becherform für eine erste Drückoperation zuerst mit der Drückwalze 7 vorbereitet, wie in Fig. 4 dargestellt und in diesem Zusammenhang beschrieben.

Der Drückarbeitsgang wird mit der V-förmig genuteten Endbearbeitungs-Drückwalze 8 gemäß Fig. 5 und 5A fortgesetzt.

Bei der vorstehend beschriebenen Ausführungsform des Verfahrens wird also von einem becherförmigen Rohteil entsprechend Fig. 3 ausgegangen, woran sich die Schritte oder Phasen gemäß und in der Reihenfolge der Fig. 6A, 4A und 5A anschließen, wodurch eine Keilriemenscheibe ähnlich der im Zusammenhang mit der erstgenannten Ausführungsform beschriebenen erzeugt wird.

Bei einer dritten Ausführungsform des Verfahrens kann das Ausgangsmaterial ein becherförmiges Rohteil 22 gemäß Fig. 3 sein, das durch Pressen aus einem Ausgangsblech von etwa 2,4 mm Dicke geformt wurde und bei dem die Hauptteilwand 23 und der Boden 24 dieselbe Dicke aufweisen. Das Rohteil 22 wird in der Drückmaschine 1 aufgenommen und bei der unter Druckausübung stattfindenden Bewegung des Reitstocks 3 gegen den Spindelstock 2 zuerst mit der geteilten Drückwalze 6 bearbeitet.

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Dabei bewegt sich die Drückwalze 6 gemäß Fig. 7 um einen Teil ihres Weges radial nach innen gegen die Maschinenachse 10.

Während dieser Zustellbewegung der Drückwalze 6 wird die Drückwalze 7 nach innen in eine Zwischenstellung (s. Fig. 8) bewegt und in dieser Stellung gehalten, um zu verhindern, daß sich eine von der Drückwalze 6 erzeugte Ausbauchung 43 radial nach außen über die für sie in Fig. 8 angegebene Stellung hinaus bewegt.

Mit anderen Worten, während der gesamten Drückarbeit der geteilten Drückwalze 6 wird das Arbeiten der Drückwalze 6 und der zylindrischen Fläche 16 der in der genannten radialen Position festgehaltenen Drückwalze 7 koordiniert, bis die Drückwalze 6 eine Endstellung erreicht. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich die Drückwalze 7 aus der Stellung gemäß Fig. 8 nach innen, bis die in Fig. 4 und 4A dargestellte Form des Zwischenrohteils ausgebildet ist.

In dieser Phase des Drückvorganges ist das in Fig. 4A dargestellte Zwischenrohteil dasselbe wie bei den zuerst beschriebenen Verfahren und hat auch dieselben Abmessungen.

Sodann wird die Drückwalze 8 betätigt und formt die in Fig. 5 und 5A dargestellte Mehrfach-Keilriemenscheibe 21.

Die gestuften Innenflächen der Hauptteilwand der beschriebenen Keilriemenscheiben wurden als Äquivalent von konischen Flächen angegeben und führen zu einer verbesserten, zumindest annähernd gleichmäßigen für die Drehmomentübertragung zweckdienlichen Festigkeit des Hauptteils vom Boden bis zum offenen Ende der Keilriemenscheibe. Dieses Merkmal ist in Fig. 9 veranschaulicht, die ein konisches, einem einseitig eingespannten Balken ähnliches Bauteil 44 und ein äquivalentes, mit einer gestuften Fläche versehenes, einem einseitig ein-

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gespannten Balken ähnliches Bauteil 45 zeigt. Diese Bauteile 44 und 45 weisen zwischen ihren festen, eingespannten Abschnitten 46 und ihren äußeren Enden eine im wesentlichen gleichmäßige Festigkeit gegen Biegeverformung durch eine auf die Balkenenden einwirkende Kraft F auf.

Solche Riemenscheibenwände besitzen folglich Eigenschaften wie ein einseitig eingespannter Balken, die ihnen das vom Boden zum offenen Ende der Riemenscheibe hin größer werdende Stufenprofil verleiht, das im genuteten Hauptteil zwischen dem Boden (Balkenstützpunkt) und dem offenen Scheibenende eine gleichmäßige für die Übertragung von Drehmoment zweckdienliche Festigkeit erzeugt.

In Fig. 10 und 11 ist eine Drückwalze 47 mit einer wellenförmigen oder gerippten Seitenfläche 48 für die Metallformung dargestellt, die von der zylindrischen Arbeitsfläche 16 der Drückwalze 7 abgeleitet wurde.Diese gerippte Drückwalze 47 kann benutzt werden, um das Anformen des V-förmigen Vielnutprofils zu unterstützen, das in der nachfolgenden Drückoperation gemäß Fig. 5 geformt wird.

Wenn es die Arbeitsbedingungen erfordern, können in einem speziellen Drückarbeitsgang mehrere Drückwalzen auf bekannte Weise benutzt werden, z.B. Vor- und Fertigdrückwalzen. Die Vordruckwalze(n) kann bzw. können für die die Kaltverformung vornehmende Fläche modifizierte Formen aufweisen, die auf die Arbeitsfläche einer zugehörigen Fertigdrückwalze abgestimmt sind. Diese Drückwalzen können in beliebigen zweckdienlichen Winkelstellungen um die Maschinenachse so angeordnet sein, daß sie auf das zu drückende Werkstück zu und von ihm weg radial bewegbar sind.

Fig. 12 zeigt eine abgewandelte Form für bestimmte Bereiche der fertigen Keilriemenscheibe, bei der Rücksprünge 49 von

verringerter Dicke an den Enden von Einzel- und Doppelflanschen 50 bzw. 51 der Riemenscheibe ausgebildet sind, um ein Anscheuern des Riemenrandes zu mildern, wenn auf die Riemenscheibe ein Riemen aufgelegt ist, der an den Rändern Gratoder Verschleißstellen aufweist.

In Fig. 12 ist eine weitere Abwandlung des Riemenscheiben-Querschnittprofils in Form einer gestuften Fläche 52 dargestellt, deren Stufen keine gleichmäßigen Maßänderungen aufweisen. Beispielsweise kann das Stufenmaß der dem Doppelflansch 51 nächsten ersten Stufe 53 etwa 0,95 mm betragen, so daß die Dicke des Metalls zwischen der gestuften Fläche und dem V-Nutengrund größer ist als die Dicke des Ausgangsmaterials, wobei die zweite Stufe 54 ein beträchtlich kleineres Maß hat. Auch kann die Maßzunähme bei jeder Stufe sehr viel größer als etwa 0,05 mm oder 0,1 mm sein.

Die vorstehend für bestimmte Keilriemenscheiben gemachten Maßangaben sind Beispiele in bezug auf spezielle Keilriemenscheiben, die nach speziellen Erfordernissen ausgelegt sind. Mit anderen Worten, das Ausgangsblechmaterial für die becherförmigen Ausgangs-Rohteile kann jede beliebige oder erforderliche Dicke haben. In ähnlicher Weise können für die Keilriemenscheibe angegebene bestimmte Maße in jedem Einzelfall je nach Abmessungen und Konstruktion der Keilriemenscheibe verschieden sein.

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Claims

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WUESTHOFF-ν. PECHMAN N-BEHRENS-GOETZ "^¹¹¹'"" ™*^s™°"

DIPL.-ING. GEXHARD PULS (1952-I971)

EUROPEAN PATENTATTORNEYS „pl.-chem. dr. ε. Freiherr von pechmann

DR.-1NG. DIETER BEHRENS DIPL.-ING.J.DIPL.-VIRTSCH.-ING. RUFFRT GOETZ

TA-57 538 D-8000 MÜNCHEN 90

Dyneer Corp. , schweigerstrasse2

Canton, Ohio, USA _{TELEF0N:(o8j()} ₆₆ _2O _fl

telegramm! protectpatent Telex: 524070

Ansprüche :

1. Mehrfach-Keilriemenscheibe mit einem Hauptteil, dessen mit V-förmigen Nuten versehene Wand aus der Seitenwand eines becherförmigen Rohteils geformt wurde und in nach außen wegragenden ein- und doppelwandigen Flanschen endet, wobei der doppelwandige Flansch mit dem Boden der Keilriemenscheibe verbunden ist,

dadurch gekennzeichnet , daß die Hauptteilwand eine kreisringförmige Innenfläche hat, die ein Stufenprofil von vom Boden (24) zum offenen Ende der Keilriemenscheibe (21) hin zunehmendem. Durchmesser aufweist, derart, daß die Keilriemenscheibe (21) zwischen Boden (24) und offenem Ende eine zumindest annähernd gleiche für die Drehmomentübertragung erforderliche Belastbarkeit nach Art eines einseitig eingespannten Balkens besitzt.

2. Keilriemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die mit Flanschen (19,20; 34,20; 50,51) versehene genutete Hauptteilwand in bezug auf die radiale Lage der Seitenwand (23) des becherförmigen Rohteils (22), aus dem die Keilriemenscheibe (21) geformt worden ist, radial nach außen und nach innen verlagert ist.

3. Keilriemenscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die ein- und doppelwandigen Flansche (34,20; 50,51) an ihren Enden dünner als in ihren übrigen Abschnitten sind.

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4. Keilriemenscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dünneren Flanschenden von konischen Flächenabschnitten (35) gebildet sind.

5. Keilriemenscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß die dünneren Flanschenden von Rücksprüngen (49) gebildet sind.

6. Keilriemenscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Stufenprofil in der Innenfläche der Hauptteilwand einer konischen Fläche zumindest annähernd äquivalent ist, derart, daß die Hauptteilwand im Querschnitt als einseitig eingespannter Balken wirkt und für die zumindest annähernd gleichmäßige für die Drehmomentübertragung zweckdienliche Belastungsfähigkeit sorgt.

7. Verfahren zum Kaltverformen des Metalls einer Seitenwand eines becherförmigen Rohteils aus Blech unter Anwendung von axialem und radialem Druck zur Formung einer mit V-förmigen Nuten versehenen Hauptteilwand einer Mehrfach-Keilriemenscheibe, die ein- und doppelwandige Flansche an den Enden der Hauptteilwand und einen mit dem doppelwandigen Flansch verbundenen Boden aufweist,

dadurch gekennzeichnet , daß durch Ausüben des axialen und radialen Druckes die axiale Länge des Seitenwandmetalls verkleinert und seine Dicke vergrößert und in einer kreisringförmigen Innenfläche der Hauptteilwand ein Stufenprofil geformt wird, dessen Durchmesser vom Boden (24) zum offenen Ende der Keilriemenscheibe (21) hin zunehmen.

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8. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß

- beim Verdicken der Hauptteilwand während des Formens des Innenflächen-Stufenprofils an den axialen Enden der Hauptteilwand nach außen wegragende Flansche (19,20; 34,20; 50, 51) geformt werden,

- und in die Ecken zwischen der verdickten Hauptteilwand (33) und den Flanschen (19,20; 34,20; 50,51) flache, äußere kreisringförmige Nuten (30,31) eingearbeitet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7,

dadurch gekennzeichnet , daß

- in der mit den Flanschen (19,20; 34,20; 50,51) versehenen verdickten Hauptteilwand (33) durch kombiniertes Ausüben von axialem und radialem Druck mehrere V-förmige Nuten geformt werden,

- und beim Formen der V-Nutung der Keilriemenscheibe (21) auf das verdickte Metall in der Hauptteilwand (33) axialer Druck, der von jeder flachen Nut (30,31) nach innen zur anderen flachen Nut (31,30) gerichtet ist, ausgeübt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet , daß das Stufenprofil und die flachen äußeren Nuten (30,31) durch den axialen und radialen Druck gleichzeitig geformt werden.

11. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeich. net , daß

- die Seitenwand (23) des becherförmigen Rohteils (22) aus Metall durch kombiniertes Ausüben von axialem und radialem Druck auf sie zuerst in ihrer axialen Länge verkürzt und in ihrer Dicke vergrößert wird,

- und in dem so umgeformten Seitenwand-Metall durch weiteres kombiniertes Ausüben von axialem und radialem Druck auf es die nach außen wegragenden Flansche (19,20; 34,20; 50,51)

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und die flachen, äußeren, kreisringförmigen Nuten (30,31) geformt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 8,

dadurch gekennzeichnet , daß

- die Seitenwand (23) des becherförmigen Rohteils (22) aus Metall durch Ausüben von axialem Druck zuerst in ihrer axialen Länge verkürzt und zum Teil in ihrer Dicke vergrößert wird, um eine nach außen wachsende Ausbauchung (43) zu erzeugen,

- eine Vergrößerung der Ausbauchung (43) nach außen durch ein feststehendes Anlageglied (Drückwalze 7) verhindert wird,

- und in dem so ausgebauchten Metall durch kombiniertes Ausüben von axialem und radialem Druck die nach außen wegragenden Flansche (19,20) und die flachen, äußeren, kreisringförmigen Nuten (30,31) geformt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 9,

dadurch gekennzeichnet , daß die Enden der nach außen wegragenden Flansche (34,20; 50,51) so nachgeformt werden, daß sie dünner als die übrigen Flanschabschnitte werden.

14. Verfahren nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzeugung der dünneren Flanschenden Flächenabschnitte der Flansche (34,20) konisch geformt werden.

15. Verfahren nach Anspruch 13,

dadurch gekennzeichnet , daß zur Erzeugung der dünneren Flanschenden in die Flansche (50,

51) Rücksprünge (49) eingeformt werden.